JP2007171037A

JP2007171037A - 二次監視レーダ

Info

Publication number: JP2007171037A
Application number: JP2005370494A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Takeda; 孝文武田; Yoshinori Kuji; 義則久慈
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】本発明は、監視対象航空機数を増加可能な二次監視レーダを提供する。
【解決手段】回転する空中線１をバックツーバック（Back to Back）方式のアンテナ１ａ，１ｂで構成し、一方のアンテナ１ａには、一括質問応答を担うオールコール用送受信部２ａを接続し、他方のアンテナ１ｂにはモードＳの個別の質問応答を担うロールコール用送受信部２ｂを接続構成する。
上記構成により、同一ビームドエルタイムＴ内で互いに１８０度異なる方位に、オールコールの送受信及びロールコールの送受信を行うことができるので、監視対象の航空機数を大幅に増大できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＡＴＣＲＢＳトランスポンダを搭載した航空機と、モードＳトランスポンダを搭載した航空機を同時に監視可能な二次監視レーダの改良に関する。

一般に、地上に設置された二次監視レーダが対象とする航空機には、ＡＴＣＲＢＳトランスポンダを搭載した航空機やモードＳトランスポンダを搭載した航空機がある。

地上のＳＳＲは、ＡＴＣＲＢＳトランスポンダを搭載した航空機を対象としてはモードＡ／Ｃによる一括質問応答を行い、モードＳトランスポンダを搭載した航空機を対象としてはモードＳの質問応答を行って航空機を捕捉し監視する。なお、モードＡ／Ｃの一括質問応におけるモードＡとは、航空機の識別情報に関する信号であり、モードＣとは航空機の高度情報に関する信号である。

地上に設置されるＳＳＲが増加したり、また監視対象の航空機が増加したりすると、モードＡ／Ｃによる一括質問では、いわゆる応答の重なり（ガーブリングと称される）や、非同期干渉（フルーツと称される）が発生することがある。（例えば、非特許文献１参照。）。

その点、モードＳの質問応答では、航空機ごとに一意に割り当てられたアドレス（以下、モードＳアドレスと称する）に基づき、個別に質問応答を行うことから、カーブリングやフルーツの発生を低減しつつ、航空機との間でデータリンク通信も可能とされている。

もっとも、二次監視レーダが、モードＳトランスポンダを搭載した航空機との間でモードＳの個別質問応答を行う場合でも、予めその対象航空機のモードＳアドレス及び位置情報を得る必要がある。

モードＳの個別質問応答の際に必要な対象航空機のモードＳアドレス及び位置情報は、予め他のレーダの捜索情報から得る方法も考えられるが、現状ではＡＴＣＲＢＳトランスポンダに対するモードＡ／Ｃの質問と同様に、モードＳトランスポンダに向けて一括質問を行い航空機のモードＳアドレス及び位置情報を得るようにしている。

実際の監視対象空域では、ＡＴＣＲＢＳトランスポンダ搭載機とモードＳトランスポンダ搭載機が混在しているため、地上の二次監視レーダでは、モードＡ／Ｃの一括質問応答と、同じくモードＳにおける一括質問応答と、モードＳにおける個別の質問応答との組み合わせ時間の割り当て、すなわち質問応答に関するスケジューリングが行われる。

図３は、従来の二次監視レーダを示した構成図で、地上の二次監視レーダＸは、空中線１、空中線１に接続された送受信部２、及び送受信部２に接続され、質問計算機を備えた処理部３とから構成され、監視対象である航空機Ｂのトランスポンダとの間で質問応答の送受信が行われる。航空機Ｂのトランスポンダは、空中線Ｂ１、空中線Ｂ１に接続された送受信部Ｂ２、送受信部Ｂ２に接続された処理部Ｂ３で構成される。

二次監視レーダＸの処理部３は、質問計算機におけるソフトウェア処理により、図４に示したように、いわゆるビームドエルタイムＴ内を、モードＡ／Ｃ及びモードＳの各一括質問とその応答を行うオールコール期間Ａと、モードＳの個別質問とその応答を行うロールコール期間Ｒとに分割し、互いに重複しないようにスケジューリングを行う。

送受信部２は、オールコール用送受信回路とロールコール用送受信回路を備え、それぞれ処理部３におけるスケジューリングに対応して、オールコール及びロールコールの送受信を行うように構成されている。

ビームドエルタイムＴは、方位方向に走査回転する空中線１の送信ビーム幅とその回転速度とに基づいて、方位角度分割範囲に対応した時間長として一義的に決定される。

現状のモードＳは、高度(ＤＦ＝４)と識別（ＤＦ＝５）の質問応答が主のため、質問応答の時間長はそれぞれ１９．７５[μs]、６４[μs]であるが、将来の拡張機能となるデータリンク機能(ＣｏｍｍＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ)を備えた場合では、質問応答の時間長はそれぞれ３３．７５[μs]、１２０[μs]と長く、データリンクを含むモードＳの質問応答は、データリンクを含まない質問応答の約２倍長の時間が必要とされる。

前記により、ロールコール期間Ｒの時間長は、空中線１の送信ビーム幅とその回転速度とによって決定される所定時間長のビームドエルタイムＴとオールコール最低必要時間により制約されるので、自ずから監視可能な航空機数には限度が生ずる。

また、ロールコール期間ＲでのモードＳ個別質問は、各対象航空機に対する予測位置を算出し、その予測位置に応じて質問の方位方向におけるスケジュール範囲を可変する。このとき、近距離では、見かけ上角度方向に対する移動量が大きくなるため、予めスケジュール範囲（個別質問を行う角度範囲）を広くし、遠距離では角度方向に対する移動量が少ないため、スケジュール範囲を狭くする制御を行う。

このため、遠距離に存在する航空機と近距離に存在する航空機が混在する場合、個別質問を行っても応答が得られない方位に空中線が向いている場合でも、近距離に存在する目標に対しては、個別質問を行うため、本来、応答が得られる方位かつ、近距離に存在する航空機に対してスケジュールが不可となり捕捉確率の低下が起きる。（スケジュールの優先順位は遠距離目標からとしているため）
吉田孝監修「改訂レーダ技術」社団法人電子情報通信学会、平成８年１０月１日、ｐ．２２７−２３２

上記のように、従来の二次監視レーダでは、空中線１、送受信部２、処理部３を有し、処理部３は、ビームドエルタイムＴ内を時間軸上でオールコール期間Ａとロールコール期間Ｒとに分割配分（スケジューリング）を行う。

しかしながら、ビームドエルタイムＴの時間長は、空中線１の送信ビーム幅と回転速度によって一義的に決定され、オールコール期間Ａ及びロールコール期間Ｒの各時間の和は、ビームドエルタイムＴの時間長に制限される。従って、たとえオールコール期間Ａにより多数の航空機に対して一括のモードＳ質問を行い、応答が得られたとしても、上記のように、長い時間が必要なモードＳの個別質問応答モードＳのロールコール期間Ｒで対応できる航空機数は制限される。

モードＳの監視対象をより多くの航空機に対応するには、オールコール期間Ａの時間配分の割合を減らせばよいが、オールコール期間Ａの時間長を短くすると、航空機の捕捉率が低減する。

また、二次監視レーダは、限られたビームドエルタイムＴの時間長内で、距離の遠い航空機から優先して監視を行うので、監視対象の航空機数が増加し混雑すると、近距離の航空機に対して対応ができなくなるという現象が発生する。

そこで、本発明は、オールコール期間ＡにおけるＡＴＣＲＢＳトランスポンダの検出率を維持しつつ、ロールコール期間ＲにおいてモードＳトランスポンダを搭載した航空機をより多く捕捉可能な二次監視レーダを提供することを目的とする。

本発明は、ビームドエルタイム内で、モードＡ／Ｃの一括質問応答による送受信及びモードＳの質問応答による送受信を航空機搭載のトランスポンダと空中線を介して行うＳＳＲにおいて、前記空中線は、前記モードＡ／Ｃ及びモードＳの各一括質問応答の送受信と、モードＳの個別質問応答の送受信を同一ビームドエルタイム内で互いに異なる方位で行うように構成されたことを特徴とする。

本発明の二次監視レーダは、同一ビームドエルタイム内で互いに異なる方位で送受信するので、一括質問応答と個別質問応答とが時間軸上で並行して行われ、一括質問応答と個別質問応答との混信を回避しつつ、一定のビームドエルタイムＴ内で捕捉できる航空機数は増加する。

以下、本発明による二次監視レーダの一実施例を図１及び図２を参照して、以下詳細に説明する。なお、図３に示した従来の二次監視レーダと同一構成には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

図１は、本発明による二次監視レーダの一実施例を示した構成図である。

図１に示したこの実施例の二次監視レーダは、アンテナ１ａ，１ｂを有してバックツーバック（back to back）方式のアンテナを形成した空中線１と、空中線１に接続されたオールコール用送受信部２ａ及びロールコール用送受信部２ｂと、オールコール用送受信部２ａ及びロールコール用送受信部２ｂに接続された処理部３とで構成されている。

バックツーバック（back to back）アンテナ方式の空中線１は、良く知られているように、アンテナ１ａ，１ｂが互いに背中合わせの１８０度方向を異にして送受信できるように構成されている。

アンテナ１ａは、オールコール用送受信部２ａを介して処理部３に接続され、他方のアンテナ１ｂは、ロールコール用送受信部２ｂを介して同じく処理部３に接続されている。

オールコール用送受信部２ａ及びロールコール用送受信部２ｂは、従来と同様に、それぞれ処理部３におけるスケジューリングに対応して、オールコール及びロールコールの送受信を行うように構成されている。

質問計算機を備えた処理部３は、ソフトウェアにより、ビームドエルタイムＴ内を、モードＡ／Ｃ及びモードＳの一括質問による応答を行うオールコール期間Ａと、モードＳの個別質問による応答を行うロールコール期間Ｒのスケジューリングを並列して行う。

この実施例の処理部３は、図２に示したように、ビームドエルタイムＴの時間長全てをオールコール期間Ａ、及びロールコール期間Ｒに割り当て、それぞれ対応するオールコール用送受信部２ａ、及びロールコール用送受信部２ｂに振り分けて指示するので、オールコール用送受信部２ａ、及びロールコール用送受信部２ｂは、一括質問応答及び個別質問応答を各対応するアンテナ１ａ、１ｂを介して個別に実行できるように構成されている。

つまり、この実施例の二次監視レーダは、回転するバックツーバック（back to back）アンテナ方式からなる空中線１において、背中合わせの各アンテナ１ａ，１ｂには、それぞれオールコールの質問信号、及びロールコールの質問信号とが分離して供給され、予め定められた時間長からなるビームドエルタイムＴ全てをオールコール期間Ａ、ロールコール期間Ｒにそれぞれ充当されるので、監視対象の航空機数を大幅に増加させることができる。

また、空中線１をバックツーバック（back to back）アンテナ方式のアンテナ１ａ，１ｂで構成し、同時に送受信可能な両アンテナ１ａ，１ｂは、互いに１８０度異なる方向に開口面を有して回転走査するので、両信号間の干渉や、混信等を回避できる。

このように、この実施例のＳＳＲによれば、図１に示したように、回転する空中線１は、一方のアンテナ１ａからは空中線Ｂ１、送受信部Ｂ２、処理部Ｂ３からなる相手航空機Ｂとの間で、オールコールの質問応答の送受信を行い、同時に他方のアンテナ１ｂにより空中線Ｃ１、送受信部Ｃ２、処理部Ｃ３からなる相手航空機Ｃに対し、ロールコールの質問応答の送受信することが可能であり、オールコール期間Ａ及びロールコール期間Ｂをそれぞれ独自に、同一ビームドエルタイム期間Ｔの時間長にわたって行うことができ、航空機増加に対応しつつ、適正かつ円滑な監視が可能である。

本発明に係る二次監視レーダの一実施例を示した構成図である。図１に示した装置のスケジュール形成図である。従来の二次監視レーダの構成図である。図３に示した二次監視レーダのスケジュール形成図である。

符号の説明

１空中線
１ａ，１ｂアンテナ
２，２ａ，２ｂ送受信部
３処理部
Ｘ二次監視レーダ
Ｂ，Ｃ航空機

Claims

ビームドエルタイム内で、モードＡ／Ｃの一括質問応答による送受信及びモードＳの質問応答による送受信を航空機搭載のトランスポンダと空中線を介して行う二次監視レーダにおいて、
前記空中線は、前記モードＡ／Ｃ及びモードＳの各一括質問応答の送受信と、モードＳの個別質問応答の送受信を同一ビームドエルタイム内で互いに異なる方位で行うように構成されたことを特徴とする二次監視レーダ。
前記空中線を、バックツーバック（back to back）方式のアンテナで構成し、前記モードＡ／Ｃ及びモードＳの各一括質問応答の送受信と、モードＳの個別質問応答の送受信を互いに異なる方位に対して行うことを特徴とする請求項１に記載の二次監視レーダ。